Fiziķi ikdienas vārdus lieto šķietami dīvainos un ļoti specifiskos veidos. Fiziķim darbs (W) nav tas, ko jūs darāt no deviņiem līdz pieciem darba dienās. Tas ir spēka rezultāts (F), kas piemērots objektam, reizināts ar attālumu (d) objekts pārvietojas šī spēka rezultātā.
W = Fd
Ja objekts nepārvietojas, darbs nav veikts. Mēģiniet to izskaidrot vīrietim, kurš mēģina izspiest jūsu automašīnu no grāvja un viņam nav paveicies panākt, lai automašīna pārvietotos.
Fiziķi lieto arī vārdu spēks (P) noteiktā veidā. Viņiem spēks nav tas, ko jūs saņemat, ēdot sātīgas brokastis. Ir laiks (t) ir nepieciešams veikt noteiktu darba apjomu. Jaudas vienādojums ir:
P = \ frac {W} {t}
Citiem vārdiem sakot, jauda ir darba veikšanas ātrums. Tas ir arī siltuma un elektriskās enerģijas pārneses ātrums. Pētot elektrību, jaudas formula ir:
P = VI
kurVir spriegums ķēdē unEsir strāva, kas plūst caur šo ķēdi.
Zinot, ko fiziķiem nozīmē vārds "spēks", varat saprast spēka vienības. SI (metriskajā) sistēmā mērvienības ir vati. Mērot impērijas sistēmā, vienības ir vai nu pēdu mārciņas sekundē, vai zirgspēki. Viens zirgspēks ir vienāds ar 550 pēdu mārciņām sekundē.
Vati ir SI sistēmas jaudas vienības
SI (Système Internationale) sistēmai, kas pazīstama arī kā metriskā sistēma, ir tikai septiņas bāzes vienības. No tām iegūst visas pārējās vienības. SI sistēmā garumu mēra metros, masu kilogramos un laiku sekundēs. Spēks ir vienāds ar masas un paātrinājuma reizēm (no Ņūtona otrā likuma), tāpēc vienības ir kg-m / s2. Tas nozīmē, ka darba vienības ir kg-m2/ s2. Tā vietā, lai izmantotu šīs vienības visos aprēķinos, kas būtu apgrūtinoši, zinātnieki nosaka džoulu (J) (nosaukts fiziķa Džeimsa Preskota Džoula vārdā) kā 1 kg-m2/ s2. Džouls ir arī enerģijas vienība SI sistēmā, lai gan mērījumus centimetros un gramos ir ierasts izmantot.
1 \ text {joule} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2 \\\ text {} \\ 1 \ text {erg} = 1 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 2
Jauda tiek definēta kā darbs, kas dalīts ar laiku, tāpēc tā vienības ir džouli sekundē. Arī zinātniekiem šai vienībai ir cits nosaukums. Tas ir vats, kas nosaukts pēc skotu izgudrotāja Džeimsa Vata, kurš palīdzēja izstrādāt tvaika dzinēju, kas darbināja rūpniecisko revolūciju. SI sistēmā vatu definē kā:
1 \ text {watt} = 1 \ text {J / s} = 1 \ text {kgm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Ja mērāt centimetros un gramos, izmantojiet šo konversiju:
1 \ text {watt} = 10 ^ 7 \ text {ergs / s} = 10 ^ 7 \ text {gcm} ^ 2 \ text {/ s} ^ 3
Kas ir zirgspēks?
Ja jums patīk automašīnas, jūs zināt, ka automašīnu dzinēju jaudas rādītāji vienmēr tiek norādīti zirgspēkos. Tas nozīmē, ka zirgspēki ir arī jaudas mērvienība, bet no kurienes tā radās, un kāpēc tā joprojām tiek izmantota?
Izrādās, ka par šo varas vienību atbild neviens cits kā Džeimss Vats. Lai pārdotu savus tvaika dzinējus, viņam bija jānosaka, cik daudz darbu viņi varētu veikt noteiktā laikā. Viņš izveidoja vienību, pamatojoties uz to, cik daudz darbu varētu paveikt viens bedrīšu ponijs. Toreiz bija labi zināms, ka viens ponijs vienā minūtē var pacelt 220 mārciņas ogļu uz 100 pēdu šahtas šahtu. Tas nozīmē 22 000 ft-lb / min. Tad viņš nepareizi pieņēma, ka parasts zirgs varētu paveikt par 50% vairāk darba, un patvaļīgi definēja zirgspēku kā 33 000 pēdas-lb / min, kas ir vienāds ar 550 pēdu-mārciņu / s. SI mērvienībās tas ir 745,7 vati.
Kā jaudas vienību zirgspēki parasti tiek rezervēti dzinējiem un - dažreiz - gaisa kondicionētāja dzesēšanas jaudai. Kāpēc mēs to joprojām izmantojam? Iespējams, tā paša iemesla dēļ, ka dažu valstu, tostarp ASV, cilvēki joprojām izmanto Imperatora mērīšanas sistēmu: ieradumu.